EP1832013A1 - Verfahren zur nachrichten]bertragung per funk unter verwendung eines repeaters - Google Patents

Verfahren zur nachrichten]bertragung per funk unter verwendung eines repeaters

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EP1832013A1
EP1832013A1 EP05815601A EP05815601A EP1832013A1 EP 1832013 A1 EP1832013 A1 EP 1832013A1 EP 05815601 A EP05815601 A EP 05815601A EP 05815601 A EP05815601 A EP 05815601A EP 1832013 A1 EP1832013 A1 EP 1832013A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
message
radio
receiver
transmitter
access point
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05815601A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias Weber
Wolfgang Zirwas
Martin Weckerle
Paul Walter Baier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Original Assignee
Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG filed Critical Nokia Siemens Networks GmbH and Co KG
Publication of EP1832013A1 publication Critical patent/EP1832013A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/155—Ground-based stations
    • H04B7/15592—Adapting at the relay station communication parameters for supporting cooperative relaying, i.e. transmission of the same data via direct - and relayed path
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0202—Channel estimation
    • H04L25/0224—Channel estimation using sounding signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/0001—Arrangements for dividing the transmission path
    • H04L5/0003—Two-dimensional division
    • H04L5/0005—Time-frequency
    • H04L5/0007—Time-frequency the frequencies being orthogonal, e.g. OFDM(A), DMT
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0032—Distributed allocation, i.e. involving a plurality of allocating devices, each making partial allocation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0048—Allocation of pilot signals, i.e. of signals known to the receiver

Definitions

  • the invention relates to a method and a transmitter for transmitting a message by radio from a transmitter to a receiver, wherein the transmitter sends the message to a radio station for message forwarding.
  • messages for example with voice information, image information, video information, SMS (Short Message Service), multimedia messaging service (MMS) or other data, are transmitted by means of electromagnetic waves over a radio interface between transmitting and receiving radio station.
  • the radio stations may be various subscriber-side radio stations or network-side radio devices such as repeaters or radio access points such as base stations.
  • the subscriber-side radio stations are mobile radio stations.
  • the radiation of the electromagnetic waves takes place at carrier frequencies which lie in the frequency band provided for the respective system.
  • Mobile communication systems are often referred to as cellular systems such.
  • B. according to the standard GSM (Global System for Mobile Communication) or UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) with a network infrastructure consisting of e.g. B. formed from base stations, facilities for controlling and controlling the base stations and other network-side facilities.
  • GSM Global System for Mobile Communication
  • UMTS Universal Mobile Telecommunications System
  • WLANs Wireless Local Area Networks
  • Examples of different Standards for WLANs are HiperLAN, DECT, IEEE 802.11, Bluetooth and WATM.
  • Radio stations can only communicate directly with one another if they are both in the radio coverage area of the other radio station. Is a direct communication not possible resp. Due to the distance between the radio stations only with poor quality possible, so messages between these radio stations on other radio stations, which - by forwarding the messages - as
  • Relay radio stations or repeaters act, be transmitted. Such message forwarding can, depending on the specific embodiment of the radio communication system, be carried out both by subscriber radio stations and by network radio stations. Messages can, for example, in a WLAN between a radio access point and ⁇ merfunkstationen are forwarded far from the radio access point remote partici. Even in an ad hoc mode of a radio communication system, subscriber radio stations can communicate with one another via one or more hops (hop or multi-hop) without the need for switching devices such.
  • B. Base stations or radio access points are interposed.
  • the invention has for its object to provide a method for
  • the transmitter is preferably a network-side radio station, such.
  • B a base station or a radio access point of a local radio communication system, wherein the receiver may be a subscriber station.
  • the recipient does not have to be the final recipient of the message; he may be able to forward the received message if necessary.
  • the forwarding station is used to forward radio messages, so it can be mobile or stationary, network side or subscriber side.
  • the message is transmitted simultaneously in time from the sender to the receiver and from the forwarding station to the receiver. This can be realized in that the message will be sent simultaneously by the transmitter and the forwarding station, or time-shifted relative to each other.
  • the sender receives a second message before the first step, in particular a pilot message known to the sender, on the one hand directly from the receiver and on the other hand from the forwarding station which has previously received the second message from the receiver.
  • the method step according to this development can be carried out before each message transmission according to the first step. However, it is also possible that the method step according to this development is used for several message transmissions according to the first step.
  • the two receptions of the second message by the transmitter are preferably sequential, not simultaneous.
  • the receiver, the second message by a single verses ⁇ dung to both the transmitter and also send to the relay station, whereupon the relay station forwards the second message to the sender.
  • a channel estimate is made using the two-way received message.
  • the channel estimation is preferably performed by the transmitter. It relates to the radio ⁇ channel between the receiver and the transmitter, in which radio channel message forwarding is included by the relay station.
  • the transmitter performs prior to the message transmission of the first step, a processing of the message using a result of the channel contemptuous ⁇ by wetting.
  • the transmitter can for example use his gained from the channel estimation knowledge of the radio channel to the so-ren the message containing signals to verzer ⁇ that during the transfer to the recipient of the radio channel cancels out the distortion so that the receiver a signal ho ⁇ ago Quality reached .
  • the receiver can dispense with its own channel estimation for equalization of the received signal.
  • the processing of the message takes place in the context of a joint transmission method.
  • the transmitter is received so that the signal intended for it with good quality of the respective receiver takes into account the mutual Beeinflus ⁇ solution different from it to various recipients of transmitted signals, thereby the mutual destructive Interfe ⁇ rence to decrease.
  • the transmitter sends the receiver information about the channel estimate that has been made. This may be used such that, after receiving the message, the receiver performs processing on the message using a channel estimation result.
  • the processing of the message by the receiver using a result of the transmitter-side channel estimation may alternatively or in addition to the transmitter-side processing of the message take place using a result of the channel estimation.
  • the transmitter according to the invention has means for sending a message in a first step to a forwarding station, and means for sending the message subsequently in a second step to a receiver so that the message reaches the receiver in parallel with the time the forwarding station sent message to the recipient.
  • the transmitter according to the invention is particularly suitable for carrying out the method according to the invention, and this may also apply to the embodiments and further developments. For this purpose, he may have other suitable means.
  • FIG. 1 shows a first step of the method according to the invention
  • FIG. 2 shows a second step of the method according to the invention
  • FIG. 3 shows a third step of the method according to the invention
  • FIG. 4 a fourth step of the method according to the invention.
  • a radio communication system comprising a subscriber station MT (MT: Mobile Terminal), a radio access point AP (AP: Access Point) and a repeater REP.
  • MT Subscriber station
  • AP Access Point
  • REP repeater REP.
  • Repeaters are radio stations, which serve the forwarding of messages described z. B. in
  • Repeaters are u. a. used to reduce the infrastructure costs of the radio communication system.
  • the density of radio access points which is depending on the type of the considered Funkkommunikati- onssystems at the radio access points, for example, Ba ⁇ sisstationen of cellular systems or can be, radio access points of local networks can be reduced.
  • the repeaters increase the radio coverage area of the radio access points by forwarding messages from and / or to the radio access points.
  • the extent of the repeater-side processing of the messages to be forwarded may be different in the context of the present invention, it is for. B. possible that no processing takes place, d. H .
  • the considered repeater REP is an "amplify and forward" or transparent repeater.
  • the inventive method is divided into two phases: at the beginning of a message transmission takes place in the upward direction, d. H . from the subscriber station MT to the radio access point AP, shown in FIGS. 1 and 2, and subsequently a message transmission takes place in the downlink direction, ie. H . from the radio access point AP to the minista ⁇ tion MT, shown in Figures 3 and 4.
  • the subscriber station MT sends a pilot message PILOT.
  • 1 to 4 transmitted signals by the Letter B ⁇ ben s and signals received by the book days e ⁇ attached shows.
  • the subscriber station MT sends the pilot message PILOT in the form of the signal s M.
  • the pilot PILOT access point is in the form of the signal e and R from the radio ⁇ AP in the form of the signal e A ⁇ received.
  • the radio channel for the message transmission from the subscriber station MT to the radio access point AP is denoted by H MA , the ⁇ that for the message transmission from the subscriber station MT to the repeater REP with H MR .
  • the repeater REP sends the pilot message PILOT in the form of the signal s R.
  • the radio channel for the message transmission from the repeater REP to the radio access point AP is H EA be ⁇ draws.
  • the pilot message PILOT is received in the form of the signal e A 2 .
  • the radio access point AP is the signal sent from the subscriber station s M known, since this is the pilot ⁇ message PILOT.
  • the radio access point AP carries out the channel estimation on the two received signals e A ⁇ and e A 2 and thus determines the overall channel matrix H for the radio channel between the subscriber station MT and the radio access point AP in the upward direction with respect to the described transmission method .
  • the following is a message MESSAGE from the radio access point AP to be transmitted to the subscriber station MT.
  • the sent radio access point AP in a first procedural ⁇ rensuze in the downward direction shown in Figure 3, which receives the MESSAGE message in the form of the signal S A 1 to the repeater REP message MESSAGE in the form of the signal e R.
  • the radio channel for the transmission of messages from the radio access point AP to the repeater REP is distinguished be with H R ⁇ T ⁇ , wherein it is in the matrix H T R ⁇ the Transpose Matrix ned H R ⁇ .
  • the message MESSAGE in the form of the signal s A 2 sent from the radio access point AP to the subscriber station MT is designated H MA T , where the matrix H MA T is the transposed matrix H m .
  • Pa ⁇ rallel for transmitting the message MESSAGE from the Funkzu- starting point AP to the subscriber station MT is the message MESSAGE also from the Repeatpr RFP to the subscriber station MT transmit, wherein the repeater REP sends the signal s R.
  • the radio channel for the message transmission from the repeater REP to the subscriber station MT is designated H MR T , wherein the matrix H MR T is the transposed matrix H MR .
  • the parallel transmission is performed by the radio access ⁇ starting point AP and the repeater REP, the message MESSAGE at the same time or even against each ship slightly shifted in time so that the subscriber station MT starts a superposition of two messages MESSAGE in the form of the signal e M recom-.
  • the size of the permissible displacement is u. a. from the channel impulse response and is known to the radio access point AP due to the previously performed channel estimation.
  • the shift should be such that the two messages MESSAGE are received by the subscriber station MT in the same OFDM symbol. As long as the guard period between two adjacent OFDM symbols is large enough, the displacement ⁇ can be dispensed bung an explicit determination.
  • the total channel matrix H ⁇ for the downlink with respect to the described transmission method is the transposed overall channel matrix H for the uplink, assuming that the transmission frequencies for uplink and downlink match.
  • the message is sent twice by the radio access point AP for a message transmission from the radio access point AP to the probationsta ⁇ tion MT.
  • the repeater REP for a message transmission from the radio access point AP to the subscriber station MT, only a simple transmission of the message by the radio access point AP is carried out, which is then forwarded by the repeater REP to the subscriber station.
  • the reciprocity of the uplink and downlink channels may be used to pre-distort the radio access point AP before the two transmissions of the message, so that an equalization of the superimposed message received from the subscriber station can be omitted.
  • the radio access point AP uses the gewonnne channel estimation result direction from him because of the process steps in the up ⁇ . This results represent ⁇ in that the subscriber stations of the radio communication system can be easily fitted. Because the effort of the subscriber stations for the channel estimation can fail, the signal evaluation in the subscriber stations can proceed more quickly.
  • the predistortion of the messages sent by the radio access point AP is performed in such a way that that the changes of the transmitted signal caused by the radio channel are "inverse anticipated", so that the receiver achieves a nearly unaltered signal.This can be done simultaneously with respect to several subscriber stations, so that the receiver takes into account the mutual interference of the signals sent to different receivers ⁇ Untitled (joint transmission).
  • the invention can also be applied to the case of several transmitting and receiving antennas at the transmitter and / or at the Receiver are used (MIMO: Multiple Input Multiple Output). Additionally or al ternatively ⁇ it is applicable to the case where not only a repeater, but a plurality of repeaters or the messages in parallel from or to the radio access point AP. forward the subscriber station MT. This leads in particular

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung einer Nachricht (MESSAGE) per Funk von einem Sender (AP) zu einem Empfänger (MT). In einem ersten Schritt sendet der Sender (AP) die Nachricht (MESSAGE) an eine Weiterleitungsstation (REP). Erfindungsgemäß wird im Anschluss in einem zweiten Schritt die Nachricht (MESSAGE) zeitlich parallel von dem Sender (AP) und der Weiterleitungsstation (REP) an den Empfänger (MT) übertragen. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Sender (AP) zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Nachrichtenübertragung per Funk unter Verwendung eines Repeaters
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Sender zur Ü- bertragung einer Nachricht per Funk von einem Sender zu einem Empfänger, wobei der Sender die Nachricht an eine Funkstation zur Nachrichtenweiterleitung sendet .
In Funkkommunikationssystemen werden Nachrichten, beispielsweise mit Sprachinformation, Bildinformation, Videoinformation, SMS ( Short Message Service) , MMS (Multimedia Messaging Service) oder anderen Daten, mit Hilfe von elektromagneti- sehen Wellen über eine Funkschnittstelle zwischen sendender und empfangender Funkstation übertragen . Bei den Funkstationen kann es sich hierbei je nach konkreter Ausgestaltung des Funkkommunikationssystems um verschiedenartige teilnehmersei- tige Funkstationen oder netzseitige Funkeinrichtungen wie Re- peater oder Funkzugangspunkte wie Basisstationen handeln . In einem Mobilfunkkommunikationssystem handelt es sich bei zumindest einem Teil der teilnehmerseitigen Funkstationen um mobile Funkstationen . Das Abstrahlen der elektromagnetischen Wellen erfolgt mit Trägerfrequenzen, die in dem für das je- weilige System vorgesehenen Frequenzband liegen .
Mobilfunkkommunikationssysteme sind oftmals als zellulare Systeme z . B . nach dem Standard GSM (Global System for Mobile Communication) oder UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) mit einer Netzinfrastruktur bestehend z . B . aus Basisstationen, Einrichtungen zur Kontrolle und Steuerung der Basisstationen und weiteren netzseitigen Einrichtungen ausgebildet . Außer diesen weiträumig organisierten ( supralokalen) zellularen, hierarchischen Funknetzen gibt es auch drahtlose lokale Netze wie beispielsweise WLANs (Wireless Local Area Networks ) mit einem in der Regel räumlich deutlich stärker begrenzten Funkabdeckungsbereich . Beispiele verschiedener Standards für WLANs sind HiperLAN, DECT, IEEE 802.11 , Bluetooth und WATM.
Funkstationen können nur dann direkt miteinander kommunizie- ren, wenn sie sich beide im Funkabdeckungsbereich der jeweils anderen Funkstation befinden . Ist eine direkte Kommunikation nicht möglich bzw . aufgrund der Distanz zwischen den Funkstationen nur mit mangelhafter Qualität möglich, so können Nachrichten zwischen diesen Funkstationen über andere Funkstatio- nen, welche - indem sie die Nachrichten weiterleiten - als
Relaisfunkstationen oder Repeater fungieren, übertragen werden . Eine derartige Nachrichtenweiterleitung kann, abhängig von der konkreten Ausgestaltung des Funkkommunikationssystems , sowohl von Teilnehmerfunkstationen als auch von netz- seitigen Funkstationen durchgeführt werden . Nachrichten können beispielsweise in einem WLAN zwischen einem Funkzugangspunkt und weit von dem Funkzugangspunkt entfernten Teilneh¬ merfunkstationen weitergleitet werden . Auch in einem Adhoc- Modus eines Funkkommunikationssystems können Teilnehmerfunk- Stationen über einen oder mehrere Sprünge (Hop bzw . Multihop) miteinander kommunizieren, ohne dass vermittelnde Einrichtungen wie z . B . Basisstationen oder Funkzugangspunkte zwischengeschaltet werden .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Übertragung einer Nachricht in einem Funkkommunikationssystem aufzuzeigen, welches Repeater zur Nachrichtenweiterleitung einsetzt . Weiterhin soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens aufgezeigt werden .
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , sowie durch eine Vorrichtungen mit Merkmalen eines nebengeordneten Anspruchs gelöst . Vorteilhafte Ausgestal¬ tungen und Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprü- chen . Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Übertragung einer Nachricht per Funk von einem Sender zu einem Empfänger sendet in einem ersten Schritt der Sender die Nachricht an eine Wei- terleitungsstation . Erfindungsgemäß wird im Anschluss in ei- nem zweiten Schritt die Nachricht zeitlich parallel von dem Sender und der Weiterleitungsstation an den Empfänger übertragen .
Bei dem Sender handelt es sich vorzugsweise um eine netzsei- tige Funkstation, wie z . B . eine Basisstation oder einen Funkzugangspunkt eines lokalen Funkkommunikationssystems , bei dem Empfänger kann es sich um eine Teilnehmerstation handeln . Der Empfänger muss nicht der endgültige Empfänger der Nachricht sein, er kann die empfangene Nachricht gegebenenfalls weiter- leiten . Die Weiterleitungsstation dient der Weiterleitung von Funknachrichten, so kann mobil oder stationär, netzseitig o- der teilnehmerseitig sein .
Die Nachricht wird zeitlich parallel von dem Sender an den Empfänger und von der Weiterleitungsstation an den Empfänger übertragen . Dies kann dadurch realisiert werden, dass die Nachricht gleichzeitig durch den Sender und die Weiterlei¬ tungsstation versendet wird, oder auch zeitlich gegeneinander verschoben . Die Nachrichten, welche der Empfänger von dem Sender empfängt , und welche der Empfänger von der Weiterlei¬ tungsstation empfängt , überlappen zumindest teilweise . Es findet somit beim Empfänger eine zumindest teilweise Überla¬ gerung der beiden von dem Sender und der Weiterleitungsstation gesendeten Nachrichten statt .
In Weiterbildung der Erfindung empfängt der Sender vor dem ersten Schritt eine zweite Nachricht , insbesondere eine dem Sender bekannte Pilotnachricht , einerseits direkt von dem Empfänger und andererseits von der Weiterleitungsstation, welche die zweite Nachricht zuvor von dem Empfänger empfangen hat . Der Verfahrensschritt gemäß dieser Weiterbildung kann vor jeder Nachrichtenversendung gemäß dem ersten Schritt er- folgen, es ist jedoch auch möglich, dass der Verfahrensschritt gemäß dieser Weiterbildung für mehrere Nachrichtenversendungen gemäß dem ersten Schritt eingesetzt wird . Die beiden Empfänge der zweiten Nachricht durch den Sender erfol- gen vorzugsweise nacheinander, nicht gleichzeitig . So kann der Empfänger die zweite Nachricht durch eine einzige Versen¬ dung sowohl an den Sender als auch an die Weiterleitungssta- tion senden, woraufhin die Weiterleitungsstation die zweite Nachricht an den Sender weiterleitet .
Mit Vorzug erfolgt unter Verwendung der zweifach empfangenen Nachricht eine Kanalschätzung . Die Kanalschätzung wird vorzugsweise von dem Sender durchgeführt . Sie betrifft den Funk¬ kanal zwischen dem Empfänger und dem Sender, wobei in diesen Funkkanal die Nachrichtenweiterleitung durch die Weiterleitungsstation einbezogen ist .
In Ausgestaltung der Erfindung führt der Sender vor der Nachrichtenversendung des ersten Schrittes eine Bearbeitung der Nachricht unter Verwendung eines Ergebnisses der Kanalschät¬ zung durch . So kann der Sender beispielsweise seine aus der Kanalschätzung gewonnenen Kenntnisse über den Funkkanal dazu nutzen, die die Nachricht enthaltenden Signale so zu verzer¬ ren, dass während der Übertragung zum Empfänger der Funkkanal die Verzerrung aufhebt , so dass den Empfänger ein Signal ho¬ her Qualität erreicht . Gegebenenfalls kann der Empfänger auf eine eigene Kanalschätzung zur Entzerrung des empfangenen Signals verzichten . Vorzugsweise erfolgt die Bearbeitung der Nachricht im Rahmen eines Joint-Transmission-Verfahrens . Hierbei berücksichtigt der Sender die gegenseitige Beeinflus¬ sung verschiedener von ihm an verschiedene Empfänger gesendeter Signale, um somit die wechselseitige destruktive Interfe¬ renz zu verringern, so dass von dem jeweiligen Empfänger das für ihn bestimmte Signal mit guter Qualität empfangen wird .
Einer Weiterbildung der Erfindung gemäß sendet der Sender dem Empfänger Informationen über die erfolgte Kanalschätzung . Dies kann derart genutzt werden, dass der Empfänger nach dem Empfang der Nachricht eine Bearbeitung der Nachricht unter Verwendung eines Ergebnisses der Kanalschätzung durchführt . Die Bearbeitung der Nachricht durch den Empfänger unter Ver- wendung eines Ergebnisses der senderseitigen Kanalschätzung kann alternativ oder zusätzlich zu der senderseitigen Bearbeitung der Nachricht unter Verwendung eines Ergebnisses der Kanalschätzung stattfinden .
Der erfindungsgemäße Sender weist Mittel auf zum Versenden einer Nachricht in einem ersten Schritt an eine Weiterlei- tungsstation, und Mittel zum Versenden der Nachricht im An- schluss in einem zweiten Schritt an einen Empfänger, so dass die Nachricht den Empfänger zeitlich parallel erreicht zu der durch die Weiterleitungsstation an den Empfänger gesendeten Nachricht .
Der erfindungsgemäße Sender eignet sich insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens , wobei dies auch auf die Ausgestaltungen und Weiterbildungen zutreffen kann . Hierzu kann er weitere geeignete Mittel aufweisen .
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei¬ spiels näher erläutert . Dabei zeigen :
Figur 1 : einen ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ,
Figur 2 : einen zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Ver- fahrens ,
Figur 3 : einen dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ,
Figur 4 : einen vierten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens . In den Figuren 1 bis 4 ist ein Ausschnitt aus einem Funkkommunikationssystem dargestellt , umfassend eine Teilnehmersta¬ tion MT (MT : Mobile Terminal) , einen Funkzugangspunkt AP (AP : Access Point ) und einen Repeater REP . Bei Repeatern handelt es sich um Funkstationen, welche der Weiterleitung von Nachrichten dienen, beschrieben z . B . in
P . Herhold, E . Zimmermann, G . Fettweis : „Relaying and Coop- eration - A System Perspective", Proceedings of the 13th IST Mobile and Wireless Communications Summit ( IST Summit ) , Lyon, Frankreich, 27. -30. Juni 2004 ;
P . Herhold, E . Zimmermann, G . Fettweis : „On the Performance of cooperative amplify-and-forward relay networks" , Proceed¬ ings of the ITG Conference on Source and Channel Coding (SCC) , Erlangen, Deutschland, 14. -16. Januar 2004.
Repeater werden u . a . eingesetzt , um die Infrastrukturkosten des Funkkommunikationssystems zu reduzieren . So kann durch den Einsatz von Repeatern die Dichte an Funkzugangspunkten, wobei es sich je nach Art des betrachteten Funkkommunikati- onssystems bei den Funkzugangspunkten beispielsweise um Ba¬ sisstationen von zellularen Systemen oder um Funkzugangspunkte von lokalen Netzen handeln kann, reduziert werden . Dies beruht darauf, dass die Repeater den Funkabdeckungsbereich der Funkzugangspunkte vergrößern, indem sie Nachrichten von und/oder zu den Funkzugangspunkten weiterleiten . Das Ausmaß der repeaterseitigen Verarbeitung der weiterzuleitenden Nachrichten kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung verschieden sein, so ist es z . B . möglich, dass keine Verarbeitung erfolgt , d . h . es handelt sich um Repeater zur Verstärkung und Weiterleitung (englisch : amplify and forward) bzw . um transparente Repeater, oder es ist möglich, dass eine Dekodierung und erneute Kodierung vor der Wiederversendung erfolgt . Im folgenden wird davon ausgegangen, dass es sich bei dem betrachteten Repeater REP um einen „amplify and forward" bzw . transparenten Repeater handelt . Das erfindungsgemäße Verfahren ist in zwei Phasen gegliedert : zu Beginn erfolgt eine Nachrichtenübertragung in Aufwärtsrichtung, d . h . von der Teilnehmerstation MT zu dem Funkzugangspunkt AP , in den Figuren 1 und 2 dargestellt , und im An- Schluss erfolgt eine Nachrichtenübertragung in Abwärtsrichtung, d . h . von dem Funkzugangspunkt AP zu der Teilnehmersta¬ tion MT, in den Figuren 3 und 4 dargestellt .
In dem in Figur 1 dargestellten ersten Verfahrensschritt ver- sendet die Teilnehmerstation MT eine Pilotnachricht PILOT . In den Figuren 1 bis 4 sind gesendete Signale durch den Buchsta¬ ben s und empfangene Signale durch den Buchstagen e ange¬ zeigt . Die Teilnehmerstation MT versendet die Pilotnachricht PILOT in Form des Signals sM . Von dem Repeater REP wird die Pilotnachricht PILOT in Form des Signals eR und von dem Funk¬ zugangspunkt AP in Form des Signals eA λ empfangen . Der Funkkanal für die Nachrichtenübertragung von der Teilnehmerstation MT zu dem Funkzugangspunkt AP ist mit HMA bezeichnet , der¬ jenige für die Nachrichtenübertragung von der Teilnehmersta- tion MT zu dem Repeater REP mit HMR .
In dem in Figur 2 dargestellten zweiten Verfahrensschritt sendet der Repeater REP die Pilotnachricht PILOT in Form des Signals sR. Der Funkkanal für die Nachrichtenübertragung von dem Repeater REP zu dem Funkzugangspunkt AP ist mit HEA be¬ zeichnet . Von dem Funkzugangspunkt AP wird die Pilotnachricht PILOT in Form des Signals eA 2 empfangen .
Zwischen den in Aufwärtsrichtung gesendeten und empfangenen Signalen bestehen folgende Zusammenhänge :
P c« = 1H1 MR • JvM I p CAι = λH± MA • JvM ' p C A2 = λH± RA • 0vR *
Bei den die verschiedenen Funkkanäle kennzeichnenden Größen H handelt es sich um im allgemeinen komplexe Matrizen, bei den gesendeten und empfangenen Signalen s bzw . e um Vektoren . Da es sich bei dem Repeater REP um einen transparenten Repea- ter handelt , gilt sR = eR . Somit ergibt sich das gesamte von dem Funkzugangspunkt AP empfangene Signal zu :
Dem Funkzugangspunkt AP ist das von der Teilnehmerstation gesendete Signal sM bekannt , da es sich hierbei um die Pilot¬ nachricht PILOT handelt . Der Funkzugangspunkt AP führt die Kanalschätzung an den beiden empfangenen Signalen eA λ und eA 2 durch und ermittelt somit die Gesamtkanalmatrix H für den Funkkanal zwischen der Teilnehmerstation MT und dem Funkzugangspunkt AP in Aufwärtsrichtung in Bezug auf das beschrie¬ bene Übertragungsverfahren .
Im folgenden soll eine Nachricht MESSAGE von dem Funkzugangs¬ punkt AP an die Teilnehmerstation MT übertragen werden . Hierzu versendet der Funkzugangspunkt AP in einem ersten Verfah¬ rensschritt in Abwärtsrichtung, in Figur 3 dargestellt , die Nachricht MESSAGE in Form des Signals SA 1 an den Repeater REP , welcher die Nachricht MESSAGE in Form des Signals eR empfängt . Der Funkkanal für die Nachrichtenübertragung von dem Funkzugangspunkt AP zu dem Repeater REP ist mit HRΛ T be¬ zeichnet , wobei es sich bei der Matrix HRΛ T um die transpo- nierte Matrix HRΛ handelt .
Im Anschluss wird in einem zweiten Verfahrensschritt in Ab¬ wärtsrichtung, in Figur 4 dargestellt , die Nachricht MESSAGE in Form des Signals sA 2 von dem Funkzugangspunkt AP an die Teilnehmerstation MT gesendet . Der Funkkanal für die Nachrichtenübertragung von dem Funkzugangspunkt AP zu der Teilnehmerstation MT ist mit HMA T bezeichnet , wobei es sich bei der Matrix HMA T um die transponierte Matrix Hm handelt . Pa¬ rallel zur Übertragung der Nachricht MESSAGE von dem Funkzu- gangspunkt AP an die Teilnehmerstation MT wird die Nachricht MESSAGE auch von dem Repeatpr RFP an die Teilnehmerstation MT übertragen, wobei der Repeater REP das Signals sR versendet . Der Funkkanal für die Nachrichtenübertragung von dem Repeater REP zu der Teilnehmerstation MT ist mit HMR T bezeichnet , wobei es sich bei der Matrix HMR T um die transponierte Matrix HMR handelt . Die parallele Übertragung erfolgt , indem der Funkzu¬ gangspunkt AP und der Repeater REP die Nachricht MESSAGE zeitgleich oder auch leicht zeitlich gegeneinander verschoben versenden, so dass die Teilnehmerstation MT eine Überlagerung der beiden Nachrichten MESSAGE in Form des Signals eM emp- fängt . Die Größe der zulässigen Verschiebung ergibt sich u . a . aus der Kanalimpulsantwort und ist dem Funkzugangspunkt AP aufgrund der zuvor durchgeführten Kanalschätzung bekannt . Bei einem OFDM-System sollte die Verschiebung derart sein, dass die beiden Nachrichten MESSAGE von der Teilnehmerstation MT in dem gleichen OFDM-Symbol empfangen werden . Solange die guard period zwischen zwei benachbarten OFDM-Symbolen groß genug ist , kann auf eine explizite Bestimmung der Verschie¬ bung verzichtet werden .
Zwischen den in Abwärtsrichtung gesendeten und empfangenen Signalen bestehen folgende Zusammenhänge :
T rl MR ' Λ R *
Da es sich bei dem Repeater REP um einen transparenten Repeater handelt , gilt sR = eR . Somit ergibt sich das gesamte von der Teilnehmerstation MT empfangene Signal zu :
S A
Bei der Gesamtkanalmatrix Hτ für die Abwärtsrichtung bezogen auf das beschriebene Übertragungsverfahren handelt es sich um die transponierte Gesamtkanalmatrix H für die Aufwärtsrichtung, unter der Annahme dass die Sendefrequenzen für Auf- wärtsrichtung und Abwärtsrichtung übereinstimmen . Bei dem beschriebenen Verfahren wird für eine Nachrichtenübertragung von dem Funkzugangspunkt AP zu der Teilnehmersta¬ tion MT die Nachricht zweifach durch den Funkzugangspunkt AP versendet . Gemäß dem Stand der Technik erfolgt für eine Nach- richtenübertragung von dem Funkzugangspunkt AP zu der Teilnehmerstation MT lediglich eine einfache Versendung der Nachricht durch den Funkzugangspunkt AP , welche im Anschluss von dem Repeater REP an die Teilnehmerstation weitergeleitet wird . Der Vorteil des beschriebenen Vorgehens , bei welchem die Teilnehmerstation MT die Nachricht als Überlagerung einer von dem Repeater REP und einer von dem Funkzugangspunkt AP gesendeten Nachricht empfängt , besteht darin, dass eine Re¬ ziprozität der Kanäle in Aufwärtsrichtung und in Abwärtsrichtung besteht . Dies bedeutet , dass die Gesamtkanalmatrix H für die Aufwärtsrichtung der transponierten Gesamtkanalmatrix (Hτ) τ für die Abwärtsrichtung entspricht . Dies ist für eine Nachrichtenübertragung von dem Funkzugangspunkt AP zu der Teilnehmerstation MT gemäß dem Stand der Technik nicht gegeben . Die Reziprozität der Kanäle in Aufwärtsrichtung und in Abwärtsrichtung gemäß dem Stand der Technik ist insbesondere auch bei TDD Systemen und zeitinvariantem Verhalten des Übertragungskanals nicht gegeben .
Die Reziprozität der Kanäle in Aufwärtsrichtung und in Ab- wärtsrichtung kann dazu verwendet werden, dass der Funkzugangspunkt AP vor den beiden Versendungen der Nachricht jeweils eine Vorverzerrung vornimmt , so dass eine Entzerrung der von der Teilnehmerstation empfangenen überlagerten Nachricht ausbleiben kann . Hierzu verwendet der Funkzugangspunkt AP das von ihm aufgrund der Verfahrensschritte in Aufwärts¬ richtung gewonnne Kanalschätz-Ergebnis . Dies resultiert dar¬ in, dass die Teilnehmerstationen des Funkkommunikationssystem einfacher ausgestattet sein können . Dadurch, dass der Aufwand der Teilnehmerstationen für die Kanalschätzung ausfallen kann, kann die Signalauswertung in den Teilnehmerstationen rascher ablaufen . Die Vorverzerrung der von dem Funkzugangspunkt AP gesendeten Nachrichten wird derart durchgeführt , dass die durch den Funkkanal hervorgerufenen Änderungen des gesendeten Signals „invers vorweggenommen" werden, so dass den Empfänger ein nahezu unverfälschtes Signal erreicht . Dies kann in Bezug auf mehrere Teilnehmerstationen gleichzeitig erfolgen, so dass der Empfänger die gegenseitige Interferenz der an verschiedene Empfänger gesendete Signale berücksich¬ tigt (Joint Transmission) .
Ein weiterer Grund dafür, dass die Qualität der von der Teil- nehmerstation empfangenen Signale gegenüber dem Stand der
Technik gesteigert ist , liegt darin, dass gemäß der Erfindung ein größerer Sendevektor vorliegt . So setzt sich gemäß der Erfindung der Sendevektor aufgrund der zweimaligen Versendung durch den Funkzugangspunkt AP aus den beiden einzelnen Sende- vektoren zusammen : , = sΛ . Diese zweifache Versendung benö-
tigt zwar einen höheren Aufwand an Funkressourcen, jedoch ü- berwiegt der positive Effekt der gesteigerten Signalqualität beim Empfänger . Dies trifft insbesondere bei Vorliegen von schlechten Funkübertragungsbedingungen zu .
Während in den Figuren 1 bis 4 der Fall dargestellt ist , dass die Teilnehmerstation MT und der Funkzugangspunkt AP jeweils eine Sende- und Empfangsantenne aufweisen, kann die Erfindung mit Vorzug auch auf den Fall mehrerer Sende- und Empfangsan- tennen beim Sender und/oder beim Empfänger eingesetzt werden (MIMO : Multiple Input Multiple Output ) . Zusätzlich oder al¬ ternativ ist sie auf den Fall anwendbar, dass nicht nur ein Repeater, sondern eine Mehrzahl an Repeatern die Nachrichten parallel von oder zu dem Funkzugangspunkt AP bzw . der Teil- nehmerstation MT weiterleiten . Dies führt insbesondere bei
MIMO-Systemen zu einer deutlichen Verbesserungen der Kanaleigenschaften .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Übertragung einer Nachricht (MESSAGE) per Funk von einem Sender (AP ) zu einem Empfänger (MT) , bei dem in einem ersten Schritt der Sender (AP ) die Nachricht (MESSAGE) an eine Weiterleitungsstation (REP ) sendet , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Anschluss in einem zweiten Schritt die Nachricht (MESSAGE) zeitlich parallel von dem Sender (AP ) und der Weiterleitungsstation (REP ) an den Empfänger (MT) übertragen wird .
2. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h - n e t , dass vor dem ersten Schritt der Sender (AP ) eine zweite Nachricht (PILOT) einerseits direkt von dem Empfänger (MT) und andererseits von der Weiterleitungsstation (REP ) , welche die zweite Nachricht (PILOT) zuvor von dem Empfänger (MT) empfangen hat , empfängt .
3. Verfahren nach Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass unter Verwendung der zweifach empfangenen zweiten Nachricht (PILOT) eine Kanalschätzung erfolgt .
4. Verfahren nach Anspruch 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Sender (AP ) vor der Nachrichtenversendung des ersten Schrittes eine Bearbeitung der Nachricht (MESSAGE) unter Verwendung eines Ergebnisses der Kanalschätzung durchführt .
5. Verfahren nach Anspruch 4 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h - n e t , dass die Bearbeitung der Nachricht (MESSAGE) im Rahmen eines Joint-Transmission-Verfahrens erfolgt .
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Sender (AP ) dem Empfänger (MT) Informationen ü- ber die erfolgte Kanalschätzung sendet .
7. Verfahren nach Anspruch 6 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Empfänger (MT) nach dem Empfang der Nachricht (MESSAGE) eine Bearbeitung der Nachricht (MESSAGE) unter Verwendung eines Ergebnisses der Kanalschätzung durchführt .
8. Sender (AP ) zur Versendung von Nachrichten (MESSAGE) per Funk, mit
Mitteln zum Versenden einer Nachricht (MESSAGE) in einem ersten Schritt an eine Weiterleitungsstation (REP ) , g e k e n n z e i c h n e t d u r c h
Mittel zum Versenden der Nachricht (MESSAGE) im Anschluss in einem zweiten Schritt an einen Empfänger (MT) , so dass die Nachricht (MESSAGE) den Empfänger (MT) zeitlich parallel erreicht zu der durch die Weiterleitungsstation (REP ) an den Empfänger (MT) gesendeten Nachricht (MESSAGE) .
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